CN117267045A - 一种风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风力发电装置，包括主体和座体；座体的气流收集单元朝向背面开设有一进风口，主体的负压形成单元朝向正面开设有一出风口，座体与主体之间形成进气通道，进气通道的入口处设有一容置在座体内的涡轮发电机，进气通道的出口处与出风口相连通；在主体上进行引流设置和负压形成，在座体上进行聚风式的气流收集，从而将进气通道所传输的上升气流通过负压的方式进而增强，用以源源不断地提供给直接安装在进气通道入口的涡轮发电机，增大了用于发电的风力速度，可显著提升风力的利用率，适用于各种风能场景中，该风力发电装置在一方面上避免了可转动部件的外露，起到保护机组的目的，在另一方面上降低噪音以及减少了投资成本。

Description

一种风力发电装置

技术领域

本发明涉及发力发电技术领域，具体而言，涉及一种风力发电装置。

背景技术

涡轮发电机广泛应用在风力发电装置中，而风力发电虽然能提供源源不断的清洁能源，但却存在诸多的不足之处，例如，由于涡轮发电机的驱动力主要依赖自然界的风力，涡轮发电机需要风力充足的风场资源，而有限的、充足的风场资源也限制了风力发电大规模的应用。

并且，涡轮的转速随自然界风速而改变，因此涡轮发电机的转子不可避免地出现转速不足的状况，必须要有较高的启动风速才可正常运行。

尤其是，对于风力强弱是无法控制的，因此风力发电机组必须有足够的强度，以便能够在各种自然条件下安全运行，这无疑加大了风力发电的投资成本。由于风力发电一般都建在偏远的区域，这就需要架设长距离的输变电线路和设施，无疑会加大投资成本。而最需要电力供应的城镇，由于风力可利用条件差，风向经常变得起伏不定，空气湍流会磨损涡轮机，就造成风力发电机运行效率降低。

另外研究表明，涡轮机产生的电力比用户预计的要少，因为风速比预期的要低。而在当多风的时候，并不能保证大部分的气流可以有效应用于蜗轮发电，因此对于风力的利用率极低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种风力发电装置，以解决上述问题。

本发明采用了如下方案：

本申请提供了一种风力发电装置，包括具有导流单元和负压形成单元的主体、以及设有一气流收集单元的座体；所述气流收集单元朝向背面开设有一进风口，所述负压形成单元朝向正面开设有一出风口，所述座体与主体之间形成有一连通气流收集单元与负压形成单元的进气通道，所述进气通道的入口处设有一容置在座体内的涡轮发电机，所述进气通道的出口处与出风口相连通；所述气流收集单元构造为能够在进风口处进行聚风至进气通道的入口处，所述负压形成单元用于在导流单元所引导的水平气流经过主体后对应形成连通至出风口的负压区，以使进入至气流收集单元的上升气流可沿进气通道增强作用于触发涡轮发电机转动。

作为进一步改进，所述座体包括用于适配安装在外部屋檐上的底面、以及形成内部空腔的箱体，所述箱体后方镂空以形成所述进风口，且所述进风口与内部空腔相连通以协作构造出所述气流收集单元。

作为进一步改进，所述箱体的顶面设有一外沿部，所述外沿部朝后方弧形下弯延伸，且部分遮挡在所述进风口处，用以聚风引流。

作为进一步改进，所述箱体前方构造为呈半圆弧形，其与上方主体相连通，以利于水平气流进出。

作为进一步改进，所述主体设有一顶板件，所述导流单元包括安装在顶板件与座体之间的两个对称设置的侧翼机构，所述负压形成单元包括设置在顶板件与座体之间的中间柱体，所述中间柱体配置在两个侧翼机构之间，使得侧翼机构所引导的水平气流在中间柱体的前方形成所述负压区。

作为进一步改进，所述侧翼机构包括多个层叠设置的导流叶片，各导流叶片呈月牙弧形，用于在朝向主体前方外扩形成八字形开口，以形成相对水平气流的较高风速的人造气流。

作为进一步改进，所述中间柱体遮挡住沿后方进入的水平气流，使得中间柱体的前方气流与人造气流存在流速差。

作为进一步改进，所述出风口呈条形槽延伸设置在中间柱体的上半部分，所述条形槽直面负压区以使进气通道的气流自下而上快速抽出。

作为进一步改进，所述顶板件与座体之间设有安装柱，所述导流叶片设有与安装柱相适配的安装孔，所述导流叶片可沿轴向转动调节的穿设并叠置在各自所属的安装柱上。

作为进一步改进，所述中间柱体的端部穿设至座体内，所述进气通道形成在中间柱体的中空内部，所述进气通道的入口形成在中间柱体的端部，且所述涡轮发电机可拆装的配置在端部处。

通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

本申请的风力发电装置，在主体上进行引流设置和负压形成，在座体上进行聚风式的气流收集，从而将进气通道所传输的上升气流通过负压的方式进而增强，用以源源不断地提供给直接安装在进气通道入口的涡轮发电机，增大了用于发电的风力速度，可显著提升风力的利用率，适用于各种风能场景中，该风力发电装置在一方面上避免了可转动部件的外露，起到保护机组的目的，在另一方面上降低噪音以及减少了投资成本。

附图说明

图1是本发明实施例的风力发电装置在第一视角下的结构示意图；

图2是本发明实施例的风力发电装置在第二视角下的结构示意图；

图3是本发明实施例的风力发电装置在第三视角下的结构示意图；

图4是本发明实施例的风力发电装置在其他视角下的结构示意图；

图5是本发明实施例的风力发电装置的中间柱体的结构示意图；

图6是图5在另一视角下的结构示意图；

图7是本发明实施例的风力发电装置的侧翼机构的结构示意图；

图8是图7中的其中一导流叶片的结构示意图；

图9是本发明实施例的风力发电装置在模拟风速下的压力场示意图；

图10是本发明实施例的风力发电装置在主体中的气流示意图。

图标：1-主体；2-座体；3-进风口；4-出风口；5-涡轮发电机；6-底面；7-箱体；8-外沿部；9-顶板件；10-侧翼机构；11-中间柱体；12-导流叶片；13-安装柱；14-安装孔。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例

结合图1至图10，本实施例提供了一种风力发电装置，包括具有导流单元和负压形成单元的主体1、以及设有一气流收集单元的座体2。所述气流收集单元朝向背面开设有一进风口3，所述负压形成单元朝向正面开设有一出风口4，所述座体2与主体1之间形成有一连通气流收集单元与负压形成单元的进气通道，所述进气通道的入口处设有一容置在座体2内的涡轮发电机5，所述进气通道的出口处与出风口4相连通。所述气流收集单元构造为能够在进风口3处进行聚风至进气通道的入口处，所述负压形成单元用于在导流单元所引导的水平气流经过主体1后对应形成连通至出风口4的负压区，以使进入至气流收集单元的上升气流可沿进气通道增强作用于触发涡轮发电机5转动。

上述中，在主体1上进行引流设置和负压形成，在座体2上进行聚风式的气流收集，从而将进气通道所传输的上升气流通过负压的方式进而增强，用以源源不断地提供给直接安装在进气通道入口的涡轮发电机5，增大了用于发电的风力速度，可显著提升风力的利用率，适用于各种风能场景中，该风力发电装置在一方面上避免了可转动部件的外露，起到保护机组的目的，在另一方面上降低噪音以及减少了投资成本。

可以理解的是，在伯努利原理中，气体的流速越大,大气压会越小。从而，在主体1上通过导流单元对水平气流进行人工干预，使其在主体1上存在流速差，进一步在负压形成单元形成负压区。而负压区与进气通道相连通，使得进气通道所传输的上升气流不断地被抽出至吸力较大的负压区，以此来增强上升气流，确保经过涡轮发电机5的气流更为高效强烈，以提升发力发电的效率。

需要提到的是，涡轮发电机作为成熟的发电机组，已广泛应用在风力发电领域，因此对于气流经过涡轮发电机进而带动涡轮发电机转动以实现发电工作，属于现有技术，故在此不做赘述。

如图2、图3和图4所示，在本实施例中，所述座体2包括用于适配安装在外部屋檐上的底面6、以及形成内部空腔的箱体7，所述箱体7后方镂空以形成所述进风口3，且所述进风口3与内部空腔相连通以协作构造出所述气流收集单元。其中，具有内部空腔的箱体7在其背面处镂空设置，以利于气流直接通过进风口3进入至箱体7内部进而到达进气通道。而座体2的底面6能够适配安装在各类型的建筑体上，对应减小了整机的安装难度。

具体地，所述箱体7的顶面设有一外沿部8，所述外沿部8朝后方弧形下弯延伸，且部分遮挡在所述进风口3处，用以聚风引流。其中，外沿部8沿竖向至少部分遮挡住涡轮发电机5，以避免较强的水平气流直接作用至涡轮发电机，且与水平气流呈夹角的上升气流可以进一步顺利进入至座体2内。

更进一步地，所述箱体7前方构造为呈半圆弧形，其与上方主体1相连通，以利于水平气流进出。如图2的箭头所示，座体2和主体1在各自平面方向均能够接收到水平气流，在座体2一侧的水平气流通过箱体7聚集在内部空腔内进而沿进气通道成为上升气流(如图5的箭头所示)，在主体1一侧的水平气流在箱体7外侧和导流单元的引导下，进一步集中提供至负压形成单元，可多样化的增大主体1内的流速差。

其中，座体2的底面6适配于屋檐转角处，且该发电装置背向设置于迎风方向。如图2所示，水平气流沿后方进入至整个发电装置内。并且，座体2和主体1的背面与后方朝向相一致，座体2和主体1的正面与前方朝向相一致。

如图3所示，在本实施例中，所述主体1设有一顶板件9，所述导流单元包括安装在顶板件9与座体2之间的两个对称设置的侧翼机构10，所述负压形成单元包括设置在顶板件9与座体2之间的中间柱体11，所述中间柱体11配置在两个侧翼机构10之间，使得侧翼机构10所引导的水平气流在中间柱体11的前方形成所述负压区。其中，顶板件9与座体2外侧对应限定出主体1的整个进风高度。而显然的，由于中间柱体11遮挡在两侧翼机构10中，使得水平气流被隔挡并分流至中间柱体11与侧翼机构10之间，进而在主体1内出现流速变化，对应在流速较大的区域中形成负压区。

在本实施例中，所述侧翼机构10包括多个层叠设置的导流叶片12，各导流叶片12呈月牙弧形，用于在朝向主体1前方外扩形成八字形开口，以形成相对水平气流的较高风速的人造气流。其中，该人造气流由导流叶片12引导水平气流进入至主体1内部进一步形成，且人造气流的风速高于水平气流的风速，对应在较高风速的区域中形成负压。

如图10所示，在本实施例中，所述中间柱体11遮挡住沿后方进入的水平气流，使得中间柱体11的前方气流与人造气流存在流速差。而被遮挡在中间柱体11前方的小部分区域流速较低，与人造气流区域形成压差配合，进而在中间柱体11的前方并且是在两侧翼机构10之间的窄距离区域内对应形成负压区。具体请参考如图9所示的压力场示意图，对应模拟出了风速25m/s的流线图。进一步地，通过改变中间柱体11的尺寸形状以及相对位置，进一步提升整个负压区内的压力梯度来保证进气通道所抽出的上升气流。

在本实施例中，所述出风口4呈条形槽延伸设置在中间柱体11的上半部分，所述条形槽直面负压区以使进气通道的气流自下而上快速抽出。应当说明的是，呈条形槽的出风口4明显增大了与负压区的连通面积，出风口4与负压区之间存在一定距离，且相互直面设置，可确保出风口4的气流能够受控于负压区进而快速抽出至外部，以此来提升经过涡轮发电机的流速。

其中，所述顶板件9与座体2之间设有安装柱13，所述导流叶片12设有与安装柱13相适配的安装孔14，所述导流叶片12可沿轴向转动调节的穿设并叠置在各自所属的安装柱13上。通过对导流叶片12在安装柱13上的灵活调节，对应控制负压区的区域大小以及相对位置，改善发电装置的可行性以及有效性。并且，安装柱13在一方面稳固了整机的安装连接，在另一方面方便各个导流叶片12的相互叠置、且更为灵活的轴线设置在主体1上，利于统一调整及维护。优选地，导流叶片12为薄型叶片，且同一侧的侧翼机构上至少堆叠有二十个以上的导流叶片12。

在本实施例中，所述中间柱体11的端部穿设至座体2内，所述进气通道形成在中间柱体11的中空内部，所述进气通道的入口形成在中间柱体11的端部，且所述涡轮发电机5可拆装的配置在端部处。其中，中间柱体11纵向贯穿于座体2内，起到连通主体1和座体2的目的。且进气通道形成在中间柱体11内，方便了整个发电装置的气流导通，将涡轮发电机5安装在中间柱体11的端部，避免其暴露在外，降低了被水平气流损坏的风险，显著提升整机的可操作性。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种风力发电装置，其特征在于，包括：

主体，具有导流单元和负压形成单元；

座体，设有一气流收集单元；

其中，

所述气流收集单元朝向背面开设有一进风口，所述负压形成单元朝向正面开设有一出风口，所述座体与主体之间形成有一连通气流收集单元与负压形成单元的进气通道，所述进气通道的入口处设有一容置在座体内的涡轮发电机，所述进气通道的出口处与出风口相连通；

所述气流收集单元构造为能够在进风口处进行聚风至进气通道的入口处，所述负压形成单元用于在导流单元所引导的水平气流经过主体后对应形成连通至出风口的负压区，以使进入至气流收集单元的上升气流可沿进气通道增强作用于触发涡轮发电机转动。

2.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述座体包括用于适配安装在外部屋檐上的底面、以及形成内部空腔的箱体，所述箱体后方镂空以形成所述进风口，且所述进风口与内部空腔相连通以协作构造出所述气流收集单元。

3.根据权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，所述箱体的顶面设有一外沿部，所述外沿部朝后方弧形下弯延伸，且部分遮挡在所述进风口处，用以聚风引流。

4.根据权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，所述箱体前方构造为呈半圆弧形，其与上方主体相连通，以利于水平气流进出。

5.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述主体设有一顶板件，所述导流单元包括安装在顶板件与座体之间的两个对称设置的侧翼机构，所述负压形成单元包括设置在顶板件与座体之间的中间柱体，所述中间柱体配置在两个侧翼机构之间，使得侧翼机构所引导的水平气流在中间柱体的前方形成所述负压区。

6.根据权利要求5所述的风力发电装置，其特征在于，所述侧翼机构包括多个层叠设置的导流叶片，各导流叶片呈月牙弧形，用于在朝向主体前方外扩形成八字形开口，以形成相对水平气流的较高风速的人造气流。

7.根据权利要求6所述的风力发电装置，其特征在于，所述中间柱体遮挡住沿后方进入的水平气流，使得中间柱体的前方气流与人造气流存在流速差。

8.根据权利要求7所述的风力发电装置，其特征在于，所述出风口呈条形槽延伸设置在中间柱体的上半部分，所述条形槽直面负压区以使进气通道的气流自下而上快速抽出。

9.根据权利要求6所述的风力发电装置，其特征在于，所述顶板件与座体之间设有安装柱，所述导流叶片设有与安装柱相适配的安装孔，所述导流叶片可沿轴向转动调节的穿设并叠置在各自所属的安装柱上。

10.根据权利要求5所述的风力发电装置，其特征在于，所述中间柱体的端部穿设至座体内，所述进气通道形成在中间柱体的中空内部，所述进气通道的入口形成在中间柱体的端部，且所述涡轮发电机可拆装的配置在端部处。